[发明专利]一种用于月球探测器着陆避障的时序控制方法

摘要

一种用于月球探测器着陆避障的时序控制方法，包括粗避障阶段采用光学成像敏感器的时序控制方法以及精避障阶段采用三维成像敏感器的时序控制方法，中间穿插制导控制环节，根据特定制导律使探测器趋近于目标着陆点。在探测器的高度、速度、姿态等条件满足光学成像要求时，启动光学成像粗避障流程，开始成像、图像处理、障碍识别、确定着陆安全区域，在下降过程中根据避障结果使探测器趋近于安全着陆区域。当探测器的高度、速度、姿态等条件满足三维成像要求时，启动三维成像精避障流程，最终确定目标着陆安全点，根据避障结果使探测器最终到达目标着陆点上方，完成整个避障流程。

主权项

一种用于月球探测器着陆避障的时序控制方法，其特征在于：包括粗避障阶段采用光学成像敏感器的时序控制方法以及精避障阶段采用三维成像敏感器的时序控制方法，其中，采用光学成像敏感器的时序控制方法包括如下步骤：（11）当探测器的高度、速度和姿态条件满足光学成像敏感器的成像要求时，控制计算机在第1个控制周期向图像处理单元发送光学成像敏感器成像指令，光学成像敏感器成像指令发送时间为Δt0，Δt0<Δt，Δt为控制计算机的控制周期；光学成像敏感器在收到成像指令后开始进行着陆区域的光学成像并将成像结果送至图像处理单元；（12）控制计算机从第2个控制周期开始，连续No1个控制周期向图像处理单元发送包括探测器的当前时间、姿态、速度信息在内的光学数据，其中No1为正整数并满足关系式No1*Δt≤Δtp*x≤（No1+1）*Δt，x为光学敏感器最大成像数量，Δtp为光学成像敏感器的单次成像时间；（13）接收到控制计算机的成像指令后，图像处理单元开始接收并存储光学成像敏感器传输的图像数据；在接收到控制计算机发送的光学数据，并且光学图像存储完成后，开始图像预处理并判断图像质量是否满足要求，若图像质量不满足要求则再次成像，重复图像传输和预处理；若图像质量满足要求或成像次数≥x，则进行障碍分析并搜索安全着陆区域；（14）控制计算机从第（No1+2）个控制周期开始，向图像处理单元发送着陆点信息获取指令，最多发送No2个控制周期，图像处理单元根据搜索情况应答，若尚未得到安全着陆点则回答正在处理，若处理完毕则将着陆点识别结果发送至控制计算机，图像处理单元的搜索时间为No3，其中No2、No3为正整数，且No1+2≤No3≤No1+No2+1；（15）控制计算机在第（No3+1）个控制周期向图像处理单元发送传图指令，由图像处理单元将所接收的最后一幅图像发送至探测器的数据管理系统； 同时，控制计算机控制探测器向安全着陆区域靠近，并等待进入采用三维成像敏感器的精避障时序控制环节；采用三维成像敏感器的时序控制方法包括如下步骤：（21）探测器在粗避障确定的安全着陆点移动过程中，当高度、速度和姿态条件满足三维成像敏感器的成像要求时，控制计算机在第1个控制周期向三维成像敏感器发送三维成像敏感器成像指令；三维成像敏感器在收到成像指令后，延时Δt1后开始进行着陆区域的扫描成像，扫描存储图像耗时Δts，扫描结束后将成像结果送至图像处理单元，传输时间Δtv；（22）控制计算机在第（Nt1+1）个控制周期向图像处理单元发送包括探测器的当前时间、姿态、速度信息在内的三维数据指令；所述的Nt1为正整数，满足关系式（Nt1‑1）*Δt≤Δtl＜Nt1*Δt；（23）在接收到控制计算机发送的三维数据指令，并且三维图像存储完成后，图像处理单元利用接收的扫描成像结果和三维数据进行安全着陆区域的识别；（24）从第（Nt2+1）个控制周期开始，控制计算机向图像处理单元发送着陆点信息获取指令，最多发送Nt3个周期；图像处理单元根据搜索情况应答，若尚未得到安全着陆点则回答正在处理，控制计算机继续发送获取指令；若搜索完毕则将避障结果发送至控制计算机，控制计算机停止发送获取指令，将避障结果发送至控制计算机的周期为Nt4，Nt3满足关系式Nt2+1≤Nt4≤Nt2+Nt3；其中Nt2、Nt3、Nt4为正整数，Nt2大于Nt1，且满足关系式Nt2*Δt＞Δtd，Δtd=Δtl+Δts+Δtv；（25）控制计算机在第Nt4个控制周期从图像处理单元获取着陆点的识别结果，如果避障结果为成功，则在第（Nt4+1）个控制周期向图像处理单元发送传图指令，由图像处理单元将所处理的三维图像发送至探测器的数据管理系统；同时控制计算机控制探测器向安全着陆点靠近，并完成着陆；如果避障结果为失败，则返回再顺序执行一遍步骤（21）～步骤（24）并由控制计算机再次判 断避障结果，如果再次判断后的避障结果为成功，则控制计算机在下一个控制周期向图像处理单元发送传图指令，由图像处理单元将所接收的最后一幅三维图像发送至探测器的数据管理系统，同时控制计算机控制探测器向安全着陆点靠近，并完成着陆；如果再次判断后的避障结果为失败，控制计算机在下一个控制周期向图像处理单元发送传图指令，由图像处理单元将所接收的最后一幅图像发送至探测器的数据管理系统并结束。